Vývoj multi-specifických biologických hodin stárnutí
Současný výzkum v oblasti longevity se zaměřuje na vytvoření jednotných biologických hodin stárnutí, které by bylo možné aplikovat napříč různými druhy savců, konkrétně u myší, potkanů, makaků a lidí. Cílem je lépe porozumět molekulárním mechanismům stárnutí a přesněji predikovat účinnost intervencí, které mají za úkol zpomalit tento proces nebo zlepšit zdravotní stav organismu.
Metodologie a nálezy
Vědecký tým provedl integraci více než 11 000 transkriptomů získaných z 25 různých tkání u zmíněných čtyř druhů savců. Výsledkem je vývoj biomarkerů chronologického věku a očekávané mortality, které umožňují sledovat vývoj chronických onemocnění a procesy omlazení na buněčné úrovni. Analýza identifikovala univerzální transkripční podpisy stárnutí, mezi které patří zejména geny CDKN1A a LGALS3. Zvýšená hladina proteinů kódovaných těmito geny koreluje s vyšší mortalitou a výskytem komorbidit u populace sledované v rámci UK Biobank.
Modulární architektura stárnutí
Výzkum definoval modulární architekturu procesů spojených se stárnutím a mortalitou. Mezi tyto klíčové oblasti patří zánětlivé reakce, signalizace interferonů, mitochondriální funkce, modifikace chromatinu a organizace extracelulární matrice. Vědci vyvinuli modulově specifické hodiny, které umožňují kvantifikovat stárnutí jednotlivých buněčných komponent.
Tato analýza prokázala, že různé faktory ovlivňují stárnutí odlišně. Chronická onemocnění primárně akcelerují stárnutí v modulu spojeném se zánětem, zatímco kalorická restrikce a nedostatek proteinu Klotho zasahují především mitochondriální a metabolické moduly. Bylo rovněž zjištěno, že transkriptomické hodiny a hodiny založené na metylaci DNA vykazují vzájemnou korelaci v akceleraci stárnutí, což naznačuje mechanistické propojení mezi různými modalitami molekulárního stárnutí.
Implikace pro výzkum intervencí
Dosavadní poznatky ukazují, že postupy pro zpomalení stárnutí často vykazují výraznější účinky u krátkověkých druhů v porovnání s dlouhověkými. Studium těchto procesů prostřednictvím společných biologických hodin by mohlo v budoucnu poskytnout odpověď na otázku, jakým způsobem se rozdíly v délce života mezi druhy promítají do interpretace dat získaných v preklinických modelech.
Zjištěné podpisy stárnutí byly ověřeny v modelech in vivo i in vitro, přičemž procesy jako buněčné přeprogramování, heterochronní parabióza či raná embryogeneze dokázaly tyto znaky stárnutí utlumit nebo zvrátit. Tyto výsledky představují rámec pro cílený výzkum stárnutí buněčných subsystémů u různých druhů a tkání.